KIRIKKALE 2021
T.C.
KIRIKKALE ÜNİVERSİTESİ TIP FAKÜLTESİ
KATARAKT ETYOPATOGENEZİNDE OKSİDATİF HASARIN ROLÜ
HAZIRLAYANIN ADI ENES ATALAY
UZMANLIK TEZİ
KIRIKKALE 2021
T.C.
KIRIKKALE ÜNİVERSİTESİ TIP FAKÜLTESİ
KATARAKT ETYOPATOGENEZİNDE OKSİDATİF HASARIN ROLÜ
HAZIRLAYANIN ADI ENES ATALAY
UZMANLIK TEZİ
TEZ DANIŞMANI
Doç. Dr. TEVFİK OĞUREL
TUTANAKTIR
Fakültemiz Cerrahi Tıp Bilimleri Bölümü Göz Hastalıkları Anabilim Dalı uzmanlık programı çerçevesinde Doç. Dr. Tevfik Oğurel danışmanlığında yürütülmüş olan Araştırma Görevlisi Dr. Enes Atalay’ın “Katarakt etyopatogenezinde oksidatif hasarın rolü’’ konulu tezi Tıp ve Diş Hekimliğinde Uzmanlık Eğitimi Yönetmeliğinin 19. Maddesinin 4. Fıkrası “Jüri en geç bir ay içerisinde uzmanlık öğrencisinin tez savunmasını da alarak tezi inceler ve sonucunu yazılı ve gerekçeli olarak uzmanlık öğrencisi ile program yöneticisine bildirir.’’
hükmü gereğince Araştırma Görevlisi Dr. Enes Atalay uzmanlık eğitimi tezinde başarılı olmuştur.
Tez Savunma Tarihi: 24/02/2021
ÜYE
Doç. Dr. Tevfik Oğurel
ÜYE ÜYE
Doç. Dr. Nesrin B. Gökçınar Doç. Dr. Murat Atabey Özer Kurum Dışı Üye
TEŞEKKÜR
Uzmanlık eğitimim boyunca her zaman desteğini yanımda hissettiğim, bilgi birikimi ve örnek kişiliği ile her zaman bizlere rehber olan, Anabilim Dalı Başkanımız, değerli hocam Doç. Dr. Zafer Onaran’a, iyi bir oftalmolog ve iyi bir cerrah olarak yetişmemin yanı sıra sağlam bir hekimlik nosyonu kazanmamda, ilham verici fikirleriyle tez çalışmamın konusunun belirlenmesinde ve araştırmanın gerçekleştirilmesinde büyük katkıları bulunan, tez danışmanım ve hocam Doç. Dr.
Tevfik Oğurel’e, engin tecrübelerini ve bilgi birikimlerini bizlerle paylaşan değerli hocalarım Prof. Dr. Güngör Sobacı’ya, Doç. Dr. Nurgül Örnek’e ve Doç. Dr. Nesrin Büyüktortop Gökçınar’a teşekkür eder, saygılarımı sunarım.
Tezimin konu seçiminden itibaren her aşamasında, oluşumunda ve yönlendirilmesinde yardım eden değerli tez hocam Doç. Dr. Mehmet Kürşat Derici’ye teşekkürlerimi sunarım.
Uzmanlık eğitimim süresince çok şey paylaştığım değerli tüm asistan arkadaşlarıma, kliniğimizde çalışan hemşirelere ve personellerimize teşekkür ederim.
Varlığını büyük bir nimet bildiğim, tez yazım sürecinde bana destek olan, sevgili eşim Emine Sümeyye Atalay’a, hayatıma neşe saçan biricik oğlum İbrahim Atalay’a ve özveriyle beni yetiştiren, bugünlere gelmemde büyük pay sahibi olan aileme minnettarım.
Dr. Enes Atalay Kırıkkale 2021
ÖZET
Atalay, E., Katarakt etyopatogenezinde oksidatif hasarın rolü, Kırıkkale Üniversitesi Tıp Fakültesi Göz Hastalıkları Anabilim Dalı Tıpta Uzmanlık Tezi, Kırıkkale, 2021.
Amaç: Bu çalışmada katarakt hastalarının hümör aköz örneklerinde total oksidan seviye (TOS), total antioksidan seviye (TAS), oksidatif stres indeksi (OSİ) ve arilesteraz (ARE) düzeyi ile serum albümin düzeyi incelenerek katarakt etyopatogenezinde oksidatif stresin etkisi değerlendirildi.
Gereç ve Yöntem: Prospektif olarak planlanan çalışmada, olgular Haziran 2020- Aralık 2020 tarihleri arasında katarakt cerrahisi planlanan hastalar(n:51) arasından seçildi. Hastalar katarakt özelliğine ve sistemik hastalık varlığına göre gruplandırıldı.
Nondiyabetik hastalar grup 1 (n=27), diyabetik hastalar grup 2 (n=24) olarak ayrıldı.
Hastalardan katarakt cerrahisi başlangıcında hümör aköz örneği alındı. Örneklerdeki TOS, TAS ve ARE düzeyleri spektrofotometrik olarak ölçüldü ve gruplar arasında karşılaştırma yapıldı.
Bulgular: TOS ve OSİ arka subkapsüler katarakt (ASK) grubunda, nükleer katarakt grubuna göre anlamlı olarak yüksek bulundu (p<0,05). TAS düzeyleri grade 2 grubunda, grade 3 ve grade 4 gruplarına göre anlamlı olarak daha yüksekti (p=0,006). Albümin düzeyleri grade 2 grubunda, grade 4 grubuna göre anlamlı olarak yüksek bulundu (p=0,012). Katarakt derecesi ile TAS ve serum albümin düzeyi arasında anlamlı negatif korelasyon mevcuttu (sırasıyla r=-0,395; p=0,004;
r=-0,381; p=0,006). Nondiyabetik ve diyabetik hastalar arasında TAS, TOS, OSİ, ARE ve serum albümin düzeyleri açısından anlamlı farklılık yoktu (p>0,05).
Nondiyabetik hasta grubunda TOS düzeyi kadınlarda anlamlı olarak daha yüksekti (p=0,017). Diyabetik katarakt hastalarında glukoz ve HbA1c düzeyi ile TAS düzeyi arasında anlamlı negatif korelasyon saptandı (sırasıyla r=-0,421; p=0,041, r=-0,451;
p=0,027).
Sonuç: Oksidatif stres, katarakt tiplerinden ASK’da daha yüksek saptandığı için katarakt oluşum mekanizmasının alt tipler arasında farklılık gösterebileceği sonucuna varılmıştır. Katarakt derecesi arttıkça antioksidan kapasitedeki azalma, lens
saydamlığını koruma girişiminde antioksidan tüketimini yansıtabilir. Kronik hiperglisemi, antioksidan kapasitenin azalmasına yol açarak katarakt gelişimine katkıda bulunabileceğinden diyabet hastalarında, kan şekeri regülasyonu sağlanarak katarakt önlenebilir veya geciktirilebilir. Antioksidan fonksiyonu olan östrojenin ileri yaşlarda ani olarak azalmasına bağlı oksidatif stres artışı, kadınlarda kataraktın daha sık görülmesi ile ilişkilendirilebilir.
Anahtar Kelimeler: Katarakt, diyabetes mellitus, hümör aköz, oksidatif stres, arilesteraz
ABSTRACT
Atalay, E., The role of oxidative damage in cataract etiopathogenesis, Medical Specialty Thesis, Kırıkkale University Faculty of Medicine, Department of Ophthalmology, Kırıkkale, 2021.
Objective: In this study, the effect of oxidative stress on cataract etiopathogenesis was evaluated by examining total oxidant level (TOS), total antioxidant level (TAS), oxidative stress index (OSI) and arylesterase (ARE) levels and serum albumin levels in the aqueous humor samples of cataract patients.
Materials and Methods: In this prospective study, the cases were selected among the patients (n: 51) scheduled for cataract surgery between June 2020 and December 2020. Patients were grouped according to cataract characteristics and presence of systemic disease. Nondiabetic patients were divided into group 1 (n=27) and diabetic patients as group 2 (n=24). At the beginning of cataract surgery, aqueous humor samples were collected from the patients. TOS, TAS and ARE levels in the samples were measured spectrophotometrically and compared between groups.
Results: TOS and OSI were significantly higher in the posterior subcapsular cataract (PSC) group compared to the nuclear cataract group (p<0.05). TAS levels were significantly higher in grade 2 group than grade 3 and grade 4 groups (p=0.006).
Albumin levels were found to be significantly higher in the grade 2 group compared to the grade 4 group (p=0.012). There was a significant negative correlation between the degree of cataract and TAS and serum albumin levels (respectively, r=-0.395;
p=0.004; r=-0.381; p=0.006). There was no significant difference between nondiabetic and diabetic patients in terms of TAS, TOS, OSI, ARE and serum albumin levels (p>0.05). In the nondiabetic patient group, the TOS level was significantly higher in women (p=0.017). A significant negative correlation was found between glucose and HbA1c levels and TAS levels in diabetic cataract patients (respectively, r=-0.421; p=0.041, r=-0.451; p=0.027).
Conclusion: As oxidative stress is detected higher in PSC among cataract types, it was concluded that the mechanism of cataract formation may differ between subtypes. As the degree of cataract increases, the decrease in antioxidant capacity
may reflect antioxidant consumption in an attempt to maintain lens transparency.
Since chronic hyperglycemia may contribute to the development of cataracts by causing a decrease in antioxidant capacity, cataracts can be prevented or delayed by regulating blood sugar in diabetic patients. An increase in oxidative stress due to a sudden decrease in estrogen, which has an antioxidant function, in old age, can be associated with a more frequent occurrence of cataracts in women.
Keywords: Cataract, diabetes mellitus, aqueous humor, oxidative stress, arylesterase
İÇİNDEKİLER
TEŞEKKÜR ... I ÖZET... II ABSTRACT ... IV İÇİNDEKİLER ... VI SİMGELER VE KISALTMALAR ... VIII ŞEKİLLER ... IX TABLOLAR ... X
1. GİRİŞ VE AMAÇ ... 1
2. GENEL BİLGİLER ... 3
2.1. Lensin Embriyolojisi ... 3
2.2. Lensin Anatomisi... 5
2.3. Lensin Histolojisi ... 6
2.3.1. Lens Kapsülü ... 6
2.3.2. Lens Epiteli ... 6
2.3.3. Nükleus ve Korteks ... 7
2.3.4. Zonüler Lifler ... 7
2.4. Lensin Biyokimya ve Fizyolojisi... 9
2.4.1. Protein Metabolizması ... 9
2.4.2. Karbonhidrat ve Enerji Metabolizması ... 10
2.4.3. Lipid Metabolizması ... 11
2.4.4. Su ve Elektrolit Dengesi ... 12
2.4.5. Refraksiyon ve Akomodasyon ... 13
2.5. Hümör Aköz ... 14
2.6. Katarakt ... 15
2.6.1. Epidemiyoloji... 15
2.6.2. Risk Faktörleri ... 16
2.6.3. Katarakt Sınıflandıması ... 17
2.6.3.1. Nükleer Katarakt ... 18
2.6.3.2. Kortikal Katarakt ... 19
2.6.3.3. Arka Subkapsüler Katarakt ... 20
2.6.3.4. Miks Katarakt ... 20
2.7. Oksidatif Stres ... 21
2.7.1. Serbest Radikaller ... 21
2.7.2. Serbest Radikallerin Kaynakları ... 21
2.7.3. Reaktif Oksijen Türleri ... 22
2.7.4. Reaktif Nitrojen Türleri ... 24
2.7.5. Serbest Radikallerin Etkileri ... 24
2.7.5.1. Lipidlere Etkileri ... 24
2.7.5.2. Proteinlere Etkileri ... 25
2.7.5.3. DNA Üzerindeki Etkisi ... 25
2.7.6. Antioksidanlar ... 26
2.7.6.1. Enzimatik Antioksidanlar... 26
2.7.6.2. Enzimatik Olmayan Antioksidanlar ... 28
2.7.6.3. Eksojen Antioksidanlar ... 30
2.8. Paraoksonaz / Arilesteraz ... 30
2.8.1. PON Gen Ailesi ... 31
2.8.2. PON 1’in Biyokimyasal Yapısı ... 31
2.8.3. PON 1’in Fonksiyonları ... 32
2.9. Total Oksidan Seviye ... 33
2.10. Total Antioksidan Seviye ... 33
2.11. Oksidatif Stres İndeksi ... 34
2.12. Albümin ... 34
2.13. Diyabetes Mellitus, Oksidatif Stres ve Katarakt ... 35
3. GEREÇ VE YÖNTEM ... 40
4. BULGULAR ... 43
5. TARTIŞMA ... 53
6. SONUÇLAR VE ÖNERİLER ... 63
7. KAYNAKLAR ... 64
EKLER ... 77
SİMGELER VE KISALTMALAR
%İMDA: Malondialdehitin indüklenen yüzdesi 8- OHdG: 8 hidroksideoksiguanozin
ADP: Adenozin difosfat
AGEs: İleri glikasyon son ürünleri ARE: Arilesteraz
AREDS: Yaşa Bağlı Göz Hastalığı Çalışması ASK: Arka subkapsüler satarakt
ATP: Adenozin trifosfat D: Diyoptri
DM: Diyabetes mellitus ETZ: Elektron taşıma zinciri
GADPH: Gliseraldehit-3 fosfat dehidrogenaz GPx: Gulutatyon peroksidaz
GR: Glutatyon redüktaz GSH: Redükte glutatyon GSSG: Glutatyon disülfit HbA1c: Hemoglobin A1c HMP: Hekzoz monofosfat MDA: Malondialdehit OSİ: Oksidatif stres indeksi PKC: Protein kinaz C PON: Paraoksonaz
ROS: Reaktif oksijen türleri SOD: Süperoksit dismutaz TAS: Total antioksidan seviye TOS: Total oksidatif seviye XOD: Ksantin oksidaz
ŞEKİLLER
Şekil 2.1 Lensin embriyolojik gelişimi Şekil 2.2 Lensin yapısı ve sütürler
Şekil 2.3 Lensin ve ilgili yapıların sagittal görünümü
Şekil 2.4 Lens yapılarının özellikleri ve farklı katarakt türleri Şekil 2.5 Glutatyon döngüsü
Şekil 2.6 Paraoksonaz Enziminin Yapısı
Şekil 2.7 Hiperglisemi ile glikoliz, polyol yolu, AGE oluşumu, protein kinaz aktivasyonu ve ROS üretimi arasındaki ilişki
Şekil 4.1 Matürite alt gruplarının albümin düzeyi dağılımı
Şekil 4.2 Katarakt morfolojisine göre TOS (µmol/L) ve OSİ dağılım grafiği Şekil 4.3 Grade alt gruplarında TAS (mmol/L) ve serum albümin(g/dl) dağılımı Şekil 4.4 Grade ile TAS düzeyi arasında korelasyon grafiği
Şekil 4.5 Grade ile serum albümin düzeyi arasındaki korelasyon grafiği
Şekil 4.6 Diyabetik katarakt hastalarında glukoz düzeyi ile TAS düzeyi arasında korelasyon
Şekil 4.7 Diyabetik katarakt hastalarında HbA1c düzeyi ile TAS düzeyi arasında korelasyon
TABLOLAR
Tablo 4.1 Cinsiyete göre TAS, TOS, OSİ, ARE ve serum albümin değerleri Tablo 4.2 Katarakt matüritesine göre TAS, TOS, OSİ, ARE ve serum albümin düzeyleri
Tablo 4.3 Katarakt morfolojisine göre TAS, TOS, OSİ, ARE ve serum albümin düzeyleri
Tablo 4.4 Grade alt gruplarına göre TAS, TOS, OSİ, ARE ve serum albümin düzeyleri
Tablo 4.5 Grade ile değişkenler arasındaki korelasyonlar Tablo 4.6 Katarakt hastalarının demografik ve klinik özellikleri Tablo 4.7 Katarakt hastalarının biyokimyasal sonuçları
Tablo 4.8 Hastaların katarakt özelliğine göre dağılımı
Tablo 4.9 Diyabet varlığına göre TAS, TOS, OSİ, ARE ve serum albümin düzeyleri Tablo 4.10 Nondiyabetik ve diyabetik gruplarda cinsiyete göre TAS, TOS, OSİ, ARE ve serum albümin değerleri
Tablo 4.11 Diyabetik katarakt hastalarında değişkenler arasındaki korelasyon katsayıları ve p değerleri
1. GİRİŞ VE AMAÇ
Katarakt, dünya çapında görme bozukluğunun ve tedavi edilebilen körlüğün başlıca nedenlerinden biridir ve en basit şekilde kristalin lensin saydamlığını kaybetmesi olarak tanımlanır [1], [2]. En sık görülen belirtileri görme bozukluğu, kontrast duyarlılığının azalması, renkli görmede bozulma ve kamaşmadır. Yetişkinlerde kataraktın en sık nedenlerinden bazıları yaş, diyabet, steroid kullanımı, aile öyküsü ve travmadır [3]. Diyabet, katarakt sürecini etkileyen en başta gelen kronik hastalıktır ve katarakt oluşumu ile arasındaki ilişkiyi değerlendiren birçok çalışma mevcuttur.
Bu çalışmalar diyabetik bireylerde katarakt oluşumunun daha erken yaşlarda ortaya çıktığını ve diyabetik olmayanlara göre çok daha hızlı ilerlediğini göstermiştir [4], [5]. Diyabetik hastalarda katarakt oluşumu insidansı daha yüksek olmasına rağmen, yaşlılığın en büyük risk faktörü olduğu ileri sürülmektedir [6].
Katarakt multifaktöryel bir hastalıktır ve oluşum mekanizması halen açık bir şekilde tanımlanmamıştır [7]. Çeşitli nedenler arasında, oksidatif stresin katarakt oluşumunun moleküler mekanizmasında anahtar rol oynadığı düşünülmektedir [8].
Oksidatif stres; süperoksit anyonu, hidroksil radikalleri ve hidrojen peroksit gibi reaktif bileşikler, katalaz, süperoksit dismutaz (SOD) ve gulutatyon peroksidaz (GPx) gibi antioksidan enzimler ve savunma sistemleri tarafından etkisizleştirilemediğinde oluşur. Reaktif oksijen türevlerinin seviyelerinin artması lens nükleik asitlerini, proteinleri ve lipitleri denatüre ederek mutasyonlara ve hücre apoptozisine yol açar [3].
Oksidatif stres sadece katarakt etiyolojisinde değil, aynı zamanda diyabet, ateroskleroz, obezite, metabolik sendromlar, artrit, osteoporoz, demans ve kanser gibi yaşa bağlı hastalıkların gelişiminde rol oynar [9]. Serbest radikallerin ilişkisi nedeniyle, oksidatif stres biyobelirteçlerini tanımlamak için kapsamlı çalışmalar yapılmıştır. Yaygın biyolojik belirteçler, SOD, GPx, glutatyon redüktaz (GR) ve katalaz gibi antioksidan enzimleri içerir. Katarakt hastalarında bu enzimlerin aktivitelerinde azalma bildirilmiştir [10]. Son zamanlarda ise Paraoksonaz (PON) ve Arilesteraz (ARE) antioksidan özelliklerinin ortaya konması nedeniyle önem kazanmıştır. İnsanlarda PON gen ailesi, kromozom 7q21.3-22.1'in uzun kolunda yan yana hizalanmış PON1, PON2 ve PON3 adında üç üyeye sahiptir [11]. PON1 ve
ARE, aynı gen tarafından kodlanan ve aktif merkezleri benzer olan esteraz grubundaki enzimlerdir. PON1’in polimorfik değisim gösterdiği bilinmesine karşın ARE enzimi genetik polimorfik değişim göstermemektedir. Ayrıca PON1 ve ARE’nin iyi bilinen ortak özellikleri organofosfatları, aril ve alkil halojenürleri hidroliz etme yetenekleridir. PON1, LDL’yi oksidasyondan koruyucu özelliği ve hidrojen peroksit de dahil olmak üzere diğer radikalleri nötralize etme kapasitesi nedeniyle antioksidan işlevde de bulunmaktadır. ARE ise, PON1’deki değişimlerden etkilenmeyen asıl proteinin göstergesi olarak kabul edilmektedir [12].
Oksidatif stres durumunu ölçmek için kullanılan çeşitli parametreler arasında, total oksidan seviye (TOS) ve total antioksidan seviye (TAS), oksidatif stres düzeylerinin değerlendirilmesi için yaygın olarak kullanılan ve güvenli belirteçlerdir [13], [14]. Oksidatif stres maruziyetine karşılık vücudun antioksidan yanıtı hakkında fikir veren oksidatif stres indeksi (OSİ), TOS’un TAS’a oranıdır [15]. Albümin ise oksidatif strese sürekli maruz kaldığı bilinen plazmadaki başlıca ve baskın antioksidandır. Toplam serum antioksidan özelliklerinin büyük bir kısmı albümine bağlanabilir [16].
Hümör aköz, lensin metabolizması için gereklidir. Sentez, transport ve diğer işlemler için gerekli enerjiyi sağlar. Glukozun yanı sıra, lens metabolizması ve şeffaflığın korunması için gerekli olan protein sentezi için amino asitler, glutatyon, vitaminler ve hormonlar içerir, ancak oksidatif ürünler ve inflamatuar mediatörler gibi bileşenleri ile lensteki süreçleri olumsuz etkileyebilir. Bununla birlikte, hümör aköz içeriği hem lens metabolizmasını hem de değişimlerini yansıtır [17].
Biz bu çalışmada katarakt hastalarının hümör aköz TAS, TOS, OSİ ve ARE düzeyleri ile serum albümin düzeylerini inceleyerek katarakt etyopatogenezinde oksidatif hasarın etkisini araştırmayı amaçladık.
2. GENEL BİLGİLER
2.1. Lensin Embriyolojisi
Kristalin lensin oluşumu embriyogenezde çok erken başlar. Gebeliğin yaklaşık 25.
gününde ön beyin veya diensefalondan optik vezikül adı verilen iki adet lateral çıkıntı oluşur. Optik veziküller yana doğru uzadıkça ve genişledikçe, başın her iki tarafında tek sıra küboidal hücre tabakası olan yüzey ektodermine bağlanırlar. Optik vezikülleri örten ektoderm hücreleri, gebeliğin yaklaşık 27. gününde kolumnar hale gelir, bu alana lens plakoidi denir. Lens çukuru, 29. gebelik gününde lens plakoidinde bir girinti olarak görünür. Lens çukuru derinleşerek invajinasyon yapar.
Lens çukurunu yüzey ektodermine bağlayan hücreler apoptoz ile dejenere olur, böylece lens hücreleri yüzey ektoderminden ayrılır. Bazal membran (lens kapsülü) ve içine yerleşmiş tek katlı küboidal hücre tabakasından oluşan küre, lens vezikülü olarak adlandırılır. Gebeliğin 30. gününde lens vezikülü yaklaşık 0,2 mm çapındadır.
Lens vezikülü oluşurken, optik vezikül, iki katmanlı optik çukuru oluşturmak için invajine haldedir.
Lens vezikülünün arka tabakasındaki hücreler uzayarak lens vezikülünün lümenini doldurmaya başlarlar ve 40. günde lens vezikülünün lümeni tıkanır. Primer lens lifleri olarak adlandırılan bu uzamış hücreler, ışık saçılımını azaltmak için nükleus ve organellerini kaybederek olgunlaşır ve yetişkin lensin merkezindeki embriyonik nükleusu oluşturur (Şekil 2.1).
Ön lens vezikülünün hücreleri tek tabakalı küboidal hücreler olarak kalır ve lens epitelini oluştururlar. Lens büyümesi, bu hücrelerin çoğalmasıyla olur. Lens kapsülü, önde lens epiteli ve arkada lens lifleri tarafından oluşturulan zardır. Lens ekvatorunun yakınındaki epitel hücreleri çoğaldıktan sonra uzar ve sekonder lens liflerini oluşturur. Gelişmekte olan her lens lifinin ön tarafı, lens epitelinin altında, lensin ön kutbuna arka tarafı ise kapsül boyunca lensin arka kutbuna doğru uzanarak tabakalar halinde lens liflerini oluşturur. Her sekonder lif hücresi, kapsülden ayrıldıkça nükleusunu ve membrana bağlı organellerini kaybeder. Gebeliğin 2. ve 8.
ayları arasında oluşan sekonder lens lifleri fetal nükleusu oluşturur [18].
Şekil 2.1 Lensin embriyolojik gelişimi [18].
Lens lifleri öne ve arkaya doğru büyüdükçe, liflerin uçlarının birleştiği yerlerde sütür adı verilen birleşme paterni ortaya çıkar. Önde düz, arkada ters Y- şekilli sütürler yaklaşık gebeliğin 8. haftasında görülür.
Gebeliğin 1. ayında, optik diskten göze giren hyaloid arter, dallanarak tunika vasculosa lentis olarak adlandırılan kapiller ağı oluşturur. Bu ağ, lensin ekvatoruna doğru büyür. Siliyer damarlardan kaynaklanan ve lensin ön yüzeyini kaplayan, ön pupiller membran olarak adlandırılan ikinci bir kapiller ağ ile anastomoz yapar.
Altıncı ayda, intrauterin yaşamın sekizinci ayında tıkanan hyaloid arter hariç tüm damarlar atrofiye uğrar, ancak proksimal kısmı erişkinlerde santral retinal arter olarak devam eder. Hyaloid arter ve pupiller membran da doğumdan önce atrofiye uğrar. Hyaloid arterin normal regresyonu gerçekleşmediğinde, görme bozukluğuna neden olan primer hiperplastik vitreus ortaya çıkar. Tunika vasculosa lentis'in
kalıntısı olarak, lensin arka tarafında devam eden opasite Mittendorf lekesi olarak adlandırılır. Bazen de pupiller membran doğumda devam eder ve pupilin konjenital atrezisine neden olur. Kan damarlarının kaybı ile vasküler kapsül kaybolur ve lens, hümör aköz ve vitreustan difüzyon yoluyla beslenmeye bağımlı hale gelir. Deneysel veriler, zonüler liflerin siliyer epitel tarafından salgılandığına işaret etmektedir.
Zonüler lifler, gebeliğin üçüncü ayının sonunda gelişmeye başlar [18], [19].
2.2. Lensin Anatomisi
Lens şeffaf, vaskülarizasyonu ve inervasyonu olmayan optik bir organdır. Bu yüzden metabolik ihtiyaçların karşılanması ve atıkların uzaklaştırılması için hümör aköze bağımlıdır.
Lens, irisin arkasında ve vitreusun önünde patellar fossada yer almaktadır. Ön yüzde en tepe noktaya ön kutup, arka yüzde en tepe noktaya ise arka kutup denir.
Lensin ön kutbu ile korneanın ön kısmı birbirinden yaklaşık 3.5 mm uzaklıktadır.
Arka yüzey ise, ligamentum hyaloidokapsülare olarak adlandırılan bir alanda vitreus ile temas halindedir. Vitreusun hiyaloid yüzü ile lens kapsülü arasında Berger alanı olarak adlandırılan potansiyel bir boşluk bulunmaktadır. Lens, ön yüz eğimi arka yüz eğiminden daha düz olan bikonveks yapıdadır. Lensin ön ve arka yüzünün birleştiği yere ekvator denir. Lens, zonüller aracılığı ile ekvator bölgesinden siliyer proseslere tutunmuştur. Ön ve arka zonül lifleri ise lens ekvatorunun 1-2 mm ön ve arkasına, lens içine 2 mikron girerek yapışırlar. Ön lifler, arka liflere göre 1 mm daha önden yapışır. Ekvatoryal zonüllerin uzalıp kısalması akomodasyonu sağlar [20].
Lens, hümör aköz ve vitreustan farklı kırıcılık indeksine sahip olduğu için ışığı kırabilir. Kırıcılık indeksi normalde merkezde yaklaşık 1,4, periferde 1,36’dır.
Lens, akomodasyon yapılmadığında, gözün 60.00 diyoptri (D)’lik konjervans kırılma gücünün yaklaşık 20.00 D'sine katkıda bulunur.
Lens yaşam boyunca büyümeye devam eder. Doğumda, ekvatoryal çapı yaklaşık 6,4 mm, anteroposterior çapı 3,5 mm’dir ve yaklaşık 90 mg ağırlığındadır.
Yetişkin lensinin ekvatoryal çapı 9-10 mm, anteroposterior çapı 5 mm ve ağırlığı yaklaşık 255 mg’dır [21].
Lens, sinir liflerinden veya saydamlığını etkileyebilecek diğer yapılardan yoksundur. Yüzeyi, immün sisteminin hücrelerinin invazyonuna karşı çok etkili bir bariyer oluşturur ve böylece immünolojik olarak sekestre edilmiş bir ortam yaratır.
Lens eşsiz bir yapıdadır, çünkü ömrü boyunca oluşan tüm hücreleri korur [19].
2.3. Lensin Histolojisi 2.3.1. Lens Kapsülü
Lens kapsülü epitel hücreleri tarafından döşeli olan ve tip 4 kollajen, laminin, heparan sülfat, proteoglikan ve entaktinden oluşan saydam elastik bir bazal membrandır [22]. Kutuplarda ve ekvatorda en ince, ön kutbun etrafındaki halka şeklindeki bir alanda ise en kalındır. Kapsül kollajen liflerden oluşur, elastik lif içermez, ancak liflerin lamel düzeninden dolayı oldukça esnektir. Tüm lens bileşenlerini çevreler ve lensin şekillenmesine yardımcı olur. Kapsül normalde küresel bir şekil almaya eğilimlidir, ancak bu eğilim zonüler liflerin gerginliği ile engellenir. Zonüler lifler, ekvatordan her iki kutbun yakınına kadar bir alanda birleşerek kapsüle girer. Kapsülün bu yüzeysel bölgesine zonüler lamel denir. Lens kapsülü, albümin ve hemoglobin gibi büyük moleküllerin lense girmesini önleyen bir bariyer işlevi görür. Anterior lens kapsülü, anterior epitel tarafından üretilir ve yaşla birlikte kalınlaşır. Posterior lens kapsülüne, lens liflerinin bazal membranı katılabilir, ancak posterior kapsülün kalınlığı hayat boyu minimum düzeyde değişir [23].
2.3.2. Lens Epiteli
Lens epiteli, anterior lens kapsülünün hemen arkasındaki tek sıra küboidal epitel hücre tabakasından oluşur. Bu hücreler metabolik olarak aktiftir ve DNA, RNA, protein ve lipit biyosentezi dahil olmak üzere tüm normal hücre aktivitelerini gerçekleştirir ve lensin enerji gereksinimini karşılar. Epitel hücreleri mitotiktir, en yüksek mitotik aktivite, germinatif zon olarak bilinen anterior lens kapsülünün preekvatoryal bölgesindeki bir halkada meydana gelir. Yeni oluşan hücreler, ekvatora doğru göç ederek liflere ayrılırlar. Epitel hücreleri, lens liflerini oluşturmak için uzamaya başladığında, hücre zarındaki proteinlerin kütlesinde muazzam bir artış gerçekleşir. Aynı zamanda hücreler nükleus, mitokondri ve ribozomlar dahil olmak üzere organellerini kaybeder. Bu organellerin kaybı optik olarak avantajlıdır, çünkü
lensten geçen ışık artık bu yapılar tarafından emilmez veya saçılmaz. Bununla birlikte, bu yeni lens lifleri, daha önce organeller tarafından gerçekleştirilen metabolik fonksiyonlardan yoksun oldukları için, enerji üretimi için glikolize bağımlı hale gelir [21].
Hücre bölünmesi yaşam boyunca devam ettikçe, her yeni oluşan hücre uzar;
bazal taraf posterior kutba, apikal taraf ise ön kutba doğru uzanır. Bu işlem ekvatorun her yerinde meydana gelir ve lifler lens çevresinin tüm yönlerinden kutuplara doğru uzanır ve lens lifinin apikal tarafı epitel tabakası ile alttaki lens lifleri arasına yerleşir.
Yüzeysel lifler, derin liflerden daha uzundur ve en genç hücreler epitel ve kapsülün hemen altında bulunur. Germinatif zonda mitozla oluşan tüm liflere sekonder lens lifleri denir. Olgun lens lifi nükleusunu kaybettiğinde, bazal membran ile olan bağlantısını da kaybeder [23].
2.3.3. Nükleus ve Korteks
Lenste hiçbir hücre kaybolmaz. Yeni oluşanlar en dışta iken, eski üretilen lifler merkezde sıkıştırılmış halde kalırlar. Lensin merkezinde kalan en eski lifler, embriyonik ve fetal nükleusu, en son oluşan dıştaki lifler ise lensin korteksini oluşturur. Apikal hücrelerin uzantılarının birleşimi anterior Y sütürünü, bazal hücrelerin uzantılarının birleşimi ise posterior Y sütürünü oluşturur (Şekil 2.2).
Korteks ve nükleus arasında morfolojik bir ayrım yoktur, aralarındaki geçiş kademelidir. Bazı cerrahi metinler nükleus, epinükleus, endonükleus ve korteks ayrımı yapsa da bu terimler sadece cerrahi prosedürler sırasında materyalin davranışı ve görünümündeki potansiyel farklılıklar ile ilgilidir. Tüm bu değişikler neticesinde 65 yaşındaki bir insan lensinin %65'i nükleus, %35'i korteks haline dönüşür [21].
2.3.4. Zonüler Lifler
Lens, pars plananın nonpigmente epitelinin bazal laminasından ve silyer cismin pars plikatasından kaynaklanan zonüler lifler tarafından desteklenir. Zonüler lifler ekvatorun 1,5 mm önünde ve 1,25 mm arkasında lens kapsülü üzerinde ayrı noktalara yapışırlar (Şekil 2.3). Yaşla birlikte, ekvatoryal zonüler lifler gerilir.
Liflerin çapı 5-30 μm olup, ışık mikroskobu bunların periyodik asit-schiff pozitif
olan eozinofilik yapılar olduğunu gösterir. Ultrastrüktürel olarak, lifleri oluşturan mikrofibriller, 12–14 nm bantlama ile 8-10 nm çapındadır [21].
Şekil 2.2 Lensin yapısı ve sütürler (Worgul'dan uyarlanmıştır, 1982).
Şekil 2.3 Lensin ve ilgili yapıların sagittal görünümü (Grays anatomi 41. Baskı) [19].
2.4. Lensin Biyokimya ve Fizyolojisi 2.4.1. Protein Metabolizması
Lensin yaklaşık %66’sı su, %33’ü protein, %1’i karbonhidrat, lipid, aminoasit ve elektrolitlerden oluşmaktadır. Lens diğer dokulardan daha fazla protein içerir. Bu yüksek bir refraktif indeks oluşumu için gereklidir [20].
Lensin majör proteini, suda eriyen kristalin proteinidir ve lensteki proteinlerin
%90’ından fazlasını oluştur. Lensin kırıcılık gücü ile refraktif indeksinin oluşmasında oldukça önemlidir. Aynı zamanda lensin saydamlığına da katkı sağlar.
Lenste 3 farklı kristalin proteini mevcuttur. Bunlar α-, β- ve γ- kristalin proteinleridir.
Bu ayrım protein monomerlerinin moleküler ağırlıklarına göre yapılmıştır. α- kristalin, lensteki proteinlerin kütlesel olarak yaklaşık 1/3’ünü oluşturur. β- ve γ- kristalin proteinin aksine göz dışında da bulunur. α-A ve α-B olarak iki ayrı α- kristalin alt ünitesi mevcuttur. α-kristalin proteininin öncelikli fonksiyonu yüksek refraktif indeks oluşturmasıdır. Aynı zamanda bu protein ısı şok proteini benzeri bir özelliğe de sahiptir. Bu özelliği sayesinde denatüre olmuş proteinlere bağlanarak, ışık saçılmasına yol açabilen protein agregatlarının oluşmasını engeller. Lens saydamlığını, α-kristalin proteinlerinin düzenli dizilimlerine ve denatüre proteinleri kendilerine bağlamalarına borçludur. β-kristalin formun molekül ağırlığı 50000- 200000 dalton aralığında değişir ve 22000- 28000 dalton molekül ağırlığına sahip yedi farklı gen tarafından kodlanan, yedi farklı alt birimden oluşur. Bu form, lens içerisinde diğer proteinler ile kimyasal olarak bağlı şekilde bulunur. γ-kristalin proteinler, moleküler ağırlığı yaklaşık olarak 20000 dalton olan yedi farklı protein alt yapısından oluşurlar. γ - kristalin proteinleri, β-kristalin proteinlerinin aksine diğer proteinler ile kompleks yapı oluşturmazlar ve monomer halde lens içerisinde bulunurlar [24].
Lens proteinlerinin suda çözünmeyen kısmı, ürede çözünen ve çözünmeyen olmak üzere iki fraksiyona bölünebilir. Lensin ürede çözünen fraksiyonu, lens hücrelerinin yapısal çerçevesini sağlayan hücre iskelet proteinlerini içerir. Lens hücrelerinde bulunan mikrofilamentler ve mikrotübüller, diğer hücre tiplerinde bulunanlara benzerdir. Bununla birlikte lens, alışılmadık iki tür ara filament içerir.
İlki genellikle epitel hücrelerinde bulunmayan vimentin proteinidir. Diğer sınıf ise
boncuklu filamentler olarak adlandırılan, lense özgü olan, phakinin ve filensin proteinlerinden oluşur. Boncuklu filamentlerin yapısının genetik olarak bozulması, lens liflerinin yapısının bozulmasına ve katarakt oluşumuna yol açar. Lensin ürede çözünmeyen fraksiyonu, hücre membran proteinlerini içerir. Aquaporin 0 olarak da bilinen majör intrinsik protein, membran proteinlerinin neredeyse %50'sini oluşturur.
Majör intrinsik protein ilk olarak, lifler uzamaya başladığında lenste görünür [25].
Gelişimini tamamlamış avasküler lenste, hücreler arası iletişim ve metabolik aktivitede görev yapan konneksin proteinleri bulunmaktadır [26]. Bu bağlantılar hücreler arası Na+, K+, Ca2+ ve Cl- gibi iyonların geçişini sağlar. Aynı zamanda ikincil haberciler olan cAMP, cGMP ve IP3 ile glikoz ve aminoasit gibi küçük moleküllerin hücreler arasındaki geçişini sağlar. Konneksin proteini 1 ve konneksin proteini 8, epitelyal hücreler tarafından sentezlenir [27].
2.4.2. Karbonhidrat ve Enerji Metabolizması
Lens metabolizmasının amacı, şeffaflığın korunmasıdır. Lenste enerji üretimi büyük ölçüde glikoz metabolizmasına bağlıdır. Glikoz, hümör aközden lense basit difüzyon ve kolaylaştırılmış difüzyon ile alınmaktadır. Lense taşınan glikozun çoğu, heksokinaz enzimi tarafından glikoz-6-fosfata fosforile edilir. Bu reaksiyon, lens glikolizinde rol oynayan diğer enzimlerden daha yavaş olduğu için hız sınırlayıcı basamaktır. Glikoz-6-fosfat iki metabolik yoldan birine girer. Bu iki yolun daha aktif olanı, lens metabolizması için gereken yüksek enerjili fosfat bağlarının çoğunu sağlayan anaerobik glikolizdir.
Adenozin difosfatın (ADP) adenozin trifosfata (ATP) substrata bağlı fosforilasyonu, glikoz metabolizmasından laktata giden yol boyunca 2 adımda gerçekleşir. Hız sınırlayıcı basamak, glikolitik yolun metabolik ürünleri tarafından feed-back kontrolüyle düzenlenen fosfofruktokinaz enzimi seviyesindedir. Bu yol ile yalnızca 2 molekül net ATP elde edilir. Aerobik glikoliz, sitrik asit döngüsünde metabolize olan her bir glikoz molekülünden ilave 36 ATP molekülü üretir. Lensteki düşük oksijen konsantrasyonu nedeniyle, lens glikozunun yalnızca yaklaşık %3'ü, ATP üretmek için sitrik asit döngüsünden (trikarboksilik asit döngüsü veya Krebs döngüsü olarak da adlandırılır) geçer. Bu düşük aerobik metabolizma seviyesi bile, lens ATP'sinin yaklaşık %25'ini karşılar. Lenste glikoz-6-fosfat kullanımı için daha
az aktif yol hekzoz monofosfat (HMP) yoludur ve glikozun yaklaşık %5'i bu yolla metabolize edilir. HMP yolu yüksek glikoz seviyelerinin varlığında uyarılır.
Glikoz-6-fosfata fosforile edilmeyen glikoz, başka bir yol olan sorbitol yoluna girer veya glukonik aside dönüştürülür. Aldoz redüktaz, bu yoldaki anahtar enzimdir ve "şeker" kataraktlarının gelişiminde çok önemli bir rol oynar.
Hekzokinaza kıyasla aldoz redüktaz, glikoz için çok düşük bir afiniteye sahiptir.
Lens glikozunun %4'ünden fazlası normalde sorbitole dönüştürülür. Hiperglisemik durumlarda lensteki glikoz miktarı artar ve sorbitol yolu, glikolitik yoldan nispeten daha fazla aktive olur. Sorbitol, polyol dehidrogenaz enzimi tarafından fruktoza metabolize edilir. Ancak enzimin afinitesinin düşük olması ve lensin geçirgenliğinin zayıf olması sebebiyle sorbitol birikir. Sorbitol yolunun aktivasyonunun bir sonucu olarak ortaya çıkan NADP birikimi ve yüksek lens glikoz seviyesinin varlığında gözlenen HMP şantı uyarılmasıyla, sorbitole ek olarak fruktoz seviyeleri de artar.
Her ikisi de lens içindeki ozmotik basıncı artırarak suyu çeker. Sonuç olarak lifler şişer, hücre iskelet yapısı bozulur ve lens opaklaşır.
Hayvanlarda kataraktogenezde aldoz redüktazın temel rolü, çeşitli hiperglisemik hayvan türlerinde katarakt gelişimi üzerine yapılan çalışmalardan anlaşılmaktadır. Aldoz redüktaz aktiviteleri yüksek olan türler lens opasiteleri geliştirirken, aldoz redüktaz içermeyen türlerde katarakt oluşmaz. Ek olarak, sistemik veya topikal olarak uygulanan bu enzimin spesifik inhibitörleri, deneysel çalışmalarda glikoz kataraktlarının başlangıç oranını ve şiddetini azaltır [25].
2.4.3. Lipid Metabolizması
Lens liflerinin membranı, fizyolojik işlevleri sürdürmek için, benzersiz biyokimyasal özelliklere sahiptir. İnsanlarda, lens lifi hücre membranının kolesterol seviyesi son derece yüksektir ve lens korteksinde kolesterol-fosfolipid oranı 2 iken nükleusta 4'e kadar yükselir ve yaşla birlikte bu oran giderek artar [28], [29]. Yetişkin lenslerinin membranları, insan vücudundaki en doymuş, düzenli membranlardan biridir ve yüksek kolesterol seviyeleri, saf kolesterol çift katmanların oluşumuna yol açar.
Ayrıca, lipidlerin çoğu proteinlere bağlıdır, dolayısıyla hareketlilikleri sınırlanır.
İnsan lenslerinde en fazla bulunan ve oldukça stabil bir fosfolipid olan
dihidrosfingomiyelindir [30]. Hücre membranı, %50'den fazla sfingomiyelin ve sfingomiyelin türevlerini ve sadece eser miktarda çoklu doymamış yağ asitlerini içerir [31],[32].
2.4.4. Su ve Elektrolit Dengesi
Lens saydamlığının korunmasında hücre içi iyon ve su dengesi son derece önemlidir.
Lens, iyon ve su transport mekanizmaları ile aynı zamanda ışığın retina üzerine düşmesi için gerekli kırma gücünün de korunmasını sağlar [33]. Lens hacminin yaklaşık %5'i, lens lifleri arasındaki hücre dışı boşluklarda bulunan sudur. Lens korteksi, nükleusa göre daha hidratedir. Su ve elektrolit dengesinin bozulmasıyla lens su içeriğinin önemli ölçüde artması, kortikal kataraktlara özgü bir özelliktir.
Lens, kendisini çevreleyen hümör aköz ve vitreustan daha yüksek potasyum iyonu ve amino asit seviyelerine sahiptir. Tersine, lens, çevreleyen ortama göre daha düşük seviyelerde su, sodyum ve klor iyonu içerir. Lensin içi ve dışı arasındaki katyon dengesi, lens hücre zarlarının geçirgenlik özellikleri ve sodyum-potasyum pompalarının faaliyetinin sonucudur. Sodyum-potasyum pompaları, potasyum iyonlarını içeri alırken sodyum iyonlarını dışarı pompalayarak çalışır. Bu mekanizma ATP parçalanmasını kontrol eden Na-K-ATPaz enzimi tarafından düzenlenir. Bu enzimin inhibisyonu, lens içinde katyon dengesi kaybına ve su içeriğinin yükselmesine neden olur.
Aktif taşıma ve membran geçirgenliği birlikte lensin pompa-sızıntı sistemi olarak adlandırılır. Pompa sızıntı teorisine göre, potasyum ve diğer çeşitli moleküller, epitel yoluyla lensin ön bölümüne aktif olarak taşınır. Daha sonra, aktif taşıma mekanizmalarının olmadığı lensin arka bölümüne konsantrasyon farkına bağlı olarak dağılırlar. Sodyum da konsantrasyon farkı nedeniyle lensin arka bölümüne akar ve daha sonra epitel tarafından aktif olarak potasyum ile değiştirilir. Lensin ön bölümünde potasyum, arka bölümünde ise sodyumun fazla olduğu, anteroposterior konsantrasyon farkının bulunması, bu teoriyi desteklemektedir [25]. Lens Na-K- ATPaz enziminin çoğu, anterior epitelyal hücrelerin apikolateral membranlarında bulunur, ancak anterior kortekste ve sütürlere bitişik lif membranlarında da bir miktar aktivite vardır [34].
İnsanlarda hümör aköz içerisindeki Ca+2 konsantrasyonu 1,34 milimolar olarak tespit edilmiştir. Lens epitelinde hücre içi Ca+2 konsantrasyonu ise yaklaşık olarak 100 nanomolardır. Lens lifi hücrelerindeki Ca+2 miktarı ise epitel hücreleri içerisindeki Ca+2 miktarına göre oldukça fazladır. Lif hücrelerindeki Ca+2 miktarı yaklaşık olarak 10 mikromolar seviyesindedir [35]. Bu yüksek farklılık hücre zarında bulunan Ca+2-ATPaz pompası ile sağlanmaktadır. Hücre içerisindeki Ca+2 miktarı hücre membranında bulunan bu pompa sayesinde hümör aköze oranla çok daha az miktarda tutulmaya çalışılmaktadır. Ca+2 iyonu, hücre içi ikincil habercilerin işlevleri açısından da son derece önemlidir. Bununla birlikte artan hücre içi Ca+2 oranları, lens hücreleri içerisinde glikoliz basamaklarının bozulmasına, protein yıkımına neden olan proteaz enzimi aktivasyonuna, protein yapılarının bozulmasına ve tüm bunların sonucunda lensin saydamlığının kaybolmasına sebep olabilir. Bu hassas denge lensin saydamlığı için son derece önemlidir [36].
2.4.5. Refraksiyon ve Akomodasyon
Lens, korneal sferik aberasyonu düzeltir, akomodasyonu oluşturur ve refraksiyonun yaklaşık 20 D’sini oluşturur. Bir D, lensin refraktif gücünün, metre (1 / metre) cinsinden ölçülen odak uzaklığının birimidir. Refraktif indeksi, lensin temel geometrik özellikleri, ön ve arka yüzey eğrilikleri ve su/protein oranı belirler.
Refraktif indeks, lens periferinde en düşük, santralinde ise en yüksektir. Lensin optik akstaki konumu, lensi siliyer cisme bağlayan zonüler lifler tarafından korunur. En fazla kabul gören akomodasyon teorisi olan Helmholtz teorisine göre, akomodasyon sırasında siliyer kasın kasılması, zonüler liflerin ve siliyer proçeslerin ileri ve içe doğru hareket etmesine neden olur, böylece lensi çevreleyen kapsül yeniden şekillenir. Lens küresel bir şekil alarak refraktif gücünü artırır ve yakındaki nesnelere odaklanmayı sağlar. 20 yaşındaki bir insan lensi, 10-12 D civarında akomodasyon amplitüdüne sahiptir. Presbiyopi, yaşla birlikte akomodasyon amplitüdünün kademeli olarak kaybedilmesinden kaynaklanan yakın görme fonksiyonunun kaybıdır.
Presbiyopi semptomları, emetrop gözlerde yaklaşık 40-50 yaşlarında başlar. Yaşa bağlı bu görme performansının kaybı hem uzak hem de yakın refraktif düzeltmeyi gerektirir. Presbiyopinin nedeni hala tam olarak bilinmemekle birlikte, yaşla birlikte
akomodatif kapasitenin nasıl kaybolduğunu açıklamak için ekstralentiküler, geometrik, lens ve kapsül teorisi gibi teoriler öne sürülmüştür [37].
2.5. Hümör Aköz
Hümör aköz, arka kamarada siliyer cisim tarafından üretilen biyolojik sıvıdır ve her iki kamarayı da doldurur [38]. Posterior kornea, lens ve anterior vitreustan metabolik atıkları ve toksik maddeleri uzaklaştırır, besin ve oksijen sağlar [39]. Optik olarak berrak bir ortam sağlar, göz içi basıncına katkı sağlayarak globun yapısal bütünlüğünü korur, ultraviyole ışığa karşı koruyucu bir role sahiptir [40]. Gözün inflamasyon ve enfeksiyona karşı hücresel ve humoral cevabına katkıda bulunur [41]. Ayrıca ilaçların oküler yapılara dağılmasını sağlar [42].
Siliyer proseslerdeki kapiller ağdan stromaya sızan plazma, pigmente ve non- pigmente epitel hücreleri arasındaki sıkı bağlantılarda birikir. Hümör aköz, siliyer epitelden difüzyon, ultrafiltrasyon ve aktif transport yoluyla üretilir. Difüzyon, yağda eriyen maddelerin membrandan konsantrasyon farkına bağlı olarak geçmesidir.
Ultrafiltrasyon, su ve suda eriyen maddelerin, arka kamara ile siliyer çıkıntıların kapilleri arasındaki hidrostatik basınç farkına ve ozmotik gradiyentine bağlı olarak siliyer epitelden geçmesidir. Aktif transport, çeşitli enzimatik mekanizmalar ile oluşan aktif metabolik olaylar sonucu aközün non-pigmente siliyer epitelden salgılanmasıdır. Elektriksel gücü yüksek olan ve suda çözünen büyük maddeler, hücre membranından aktif olarak taşınır. Enerjiye bağımlı bir sistem olup, basınçtan bağımsızdır. Karbonik anhidraz, Na+/K+ ATPaz gibi enzimler yoluyla aktif transport sağlanır [43].
Hümör aközün tüm fizyolojik özellikleri (refraktif indeksi 1,336, pH 7.3) oküler sistemin işlevselliğini devam ettirebilmesi için uygundur [44]. Plazmaya göre daha fazla askorbat, hidrojen ve klorür iyonu içerir. Bikarbonat ise plazmadan daha düşüktür. Hümör aköz esasen protein içermez (plazmada bulunan proteinin 1 / 200-1 / 500'ü), bu optik netliğe izin verir ve kan-aköz bariyerinin bütünlüğünü yansıtır.
Albümin, toplam proteinin yaklaşık yarısını oluşturur. Hümör aközün diğer bileşenleri arasında karbonik anhidraz, lizozim, diamin oksidaz, plazminojen aktivatörü, dopamin p-hidroksilaz ve fosfolipaz A2 gibi birkaç enzim, büyüme
faktörleri, prostaglandinler, siklik adenozin monofosfat, katekolaminler, steroid hormonlar ve hyaluronik asit bulunur [45].
Hümör aköz tam olarak anlaşılamayan konvansiyonel ve konvansiyonel olmayan iki drenaj yolu ile gözden boşaltılır. Sentezinden sonra pupil aralığından geçerek ön kamaraya ulaşır [46]. Hümör aközün açıda bulunan trabeküler ağ örgüsü, schlemm kanalı, toplayıcı kanalları ve episkleral venöz sistemi takip ederek drene olduğu yol, konvansiyonel yoldur. Trabeküler ağda akış tamamen pasiftir. Schlemm kanalındaki drenajın, intraselüler ve paraselüler porlar vasıtasıyla olduğu gösterilmiştir. Dışa akıma karşı direncin büyük bölümünün trabeküler ağ ve Schlemm kanalında olduğu gösterilmiştir ancak kesin mekanizmalar tartışılmaktadır [47]. Konvansiyonel olmayan yolda hümör aköz, üveal ağ yoluyla siliyer kas interstisyumuna akar. Bu yol, ilgili vasküler sonlanım noktaları sırasıyla orbital damarlar, vorteks damarları ve siliyer lenfatikler olan üveoskleral, üveovorteks ve üveolenfatik yollara bölünür. Bunların her biri sistemik kardiyovasküler dolaşıma katılır. Bu yoldaki direnç kaynağı muhtemelen siliyer kas tonusudur [48].
2.6. Katarakt
Katarakt progresif olarak lensin saydamlığını yitirmesidir. Oluşan opasitelerin bir kısmı sabit ve lokalize iken bir kısmı da ilerleyici ve yaygın şekildedir. Katarakt tedavi edilebilir körlük nedenlerinin başında yer alır. Etiyolojide birçok neden sayılmakla birlikte katarakt oluşumu sırasında oluşan mekanizmalar tam olarak aydınlatılmış değildir. Bu nedenle de oluşumunun engellenmesinde henüz başarılı olunamamış ve günümüzde cerrahi tedavi tek seçenek olarak ortaya çıkmıştır [49].
2.6.1. Epidemiyoloji
Dünya Sağlık Örgütü, 2014 yılında katarakt nedeniyle 95 milyon kişinin görme engelli olduğunu bildirmiştir [50]. Popülasyon tabanlı bazı büyük ölçekli araştırmalar, katarakt prevalansının, 55-64 yaş aralığında %3,9 iken, 80 yaş ve üstünde %92,6’ya çıktığını ve yaşla birlikte yükseldiğini bildirmiştir [51]. Son yirmi yıldır, katarakt cerrahisi oranları arttığı için katarakt prevalansı düşmektedir.
Gelişmiş teknikler ve aktif cerrahi girişimler nedeniyle her yıl ek olarak bir milyon kişiye katarakt cerrahisi yapılmaktadır [52]. Bununla birlikte katarakt, gelişmekte
olan ülkelerde körlüğün %50'sinden sorumluyken, gelişmiş ülkelerde körlüğün yalnızca %5'inden sorumludur ve hala orta ve düşük gelirli ülkelerde körlüğün önde gelen nedeni olmaya devam etmektedir [53].
2.6.2. Risk Faktörleri
Cinsiyet: Kadınlarda katarakt insidansı erkeklerden daha yüksektir ve bu fark muhtemelen postmenopozal yıllardaki östrojen eksikliğinden kaynaklanmaktadır [54].
Irk: Siyahlarda beyazlara göre nükleer ve kortikal katarakt daha sık görülmektedir [55].
Yaş: Yaşlanma, katarakt gelişiminde en önemli risk faktörüdür. 70 yaşında katarakt gelişme riski, 50 yaşındaki riske göre yaklaşık 13 kat fazladır. [56].
Sigara ve alkol: Çeşitli çalışmalar sigara içenlerde katarakt riskinin 2-3 kat arttığını göstermiştir. Sigara dozundaki artış, nükleer opasitelerin şiddetinin artması ile ilişkilidir. Sigara dumanında bulunan aromatik bileşikler, lentiküler bileşenlerde oksidasyona neden olur. Lens, oksidatif strese ve alkolün doğrudan toksik etkilerine duyarlı olduğu için alkol kullanımı da katarakta neden olabilmektedir [54].
Beslenme: A vitamini, niasin, tiamin ve riboflavin gibi vitamin eksiklikleri ve düşük protein alımı, katarakt riskinin artışıyla ilişkilendirilmiştir [57], [58].
Antioksidan özelliği olan C ve E vitamini ile antioksidan enzimlerin aktivitesi için gerekli olan bakır, çinko ve selenyum gibi minerallerin diyetle alınması da kataraktı önlemede önemli role sahiptir [59].
İlaçlar: Kortikosteroidler, sedatifler, kinolin, metotreksat, ergot, sülfanilamid, streptozotosin, metoksalen, miyotikler, oral kontraseptifler ve tiyazid diüretikler dahil olmak üzere birçok ilaç katarakta neden olabilir. Sistemik steroidlere ek olarak topikal steroidler, inhale steroidler ve steroid kremler de katarakt ile ilişkilendirilmiştir. Kortikosteroid kaynaklı katarakt mekanizması bilinmemektedir, ancak ozmotik dengesizlik, oksidatif hasar ve lens büyüme faktörlerinin azalmasına bağlı olabilir [54].
Radyasyon ve elektromanyetik dalgalar: Birçok çalışmada ultraviyole radyasyon senil katarakt ile ilişkilendirilmiştir. Kızılötesi ışınlara uzun süre maruz
kalma, tipik olarak cam endüstrisi işçilerinde görülen diskoid arka subkapsüler opasitelere ve eksfoliyasyon sendromuna neden olabilir. Mikrodalga radyasyonuna maruz kalmak katarakta neden olabilir. X ışınlarına, gama ışınlarına veya nötronlara maruz kalma katarakt ile ilişkilendirilebilir. Kataraktın gelişmesine kadar genellikle 6 aydan birkaç yıla kadar değişen latent bir dönem vardır. Yetersiz korunan teknisyenler, malign tümörler için tedavi edilen hastalar ve atom enerjisi santrallerinde çalışanlarda katarakt gelişme riski daha yüksektir [54].
2.6.3. Katarakt Sınıflandıması A- Seyrine Göre
1- Doğumsal 2- Edinsel
B- Anatomik Lokalizasyonuna Göre 1- Kortikal
2- Nükleer 3- Subkapsüler 4- Mikst
C- Etiyolojisine Göre 1- Konjenital ve İnfantil 2- Senil
3- Travmatik 4- Komplike 5- Patolojik 6- Sekonder [20]
Senil katarakt yaşlılarda görme bozukluğunun en yaygın nedenlerinden biridir ve patogenezi tam olarak anlaşılamayan multifaktöriyel bir katarakt çeşididir. Senil kataraktların nükleer, kortikal ve arka subkapsüler olmak üzere üç ana türü vardır ancak birçok hastada birden fazla tip bir arada bulunur (Şekil 2.4).
Şekil 2.4 Lens yapılarının özellikleri ve farklı katarakt türleri
(A) Lens yapılarının ve karşılık gelen katarakt türlerinin şematik bir görünümü. (B) Nükleer katarakt, (C) kama şeklindeki kortikal katarakt ve (D) Arka subkapsüler kataraktı (ASK) gösteren biyomikroskop fotoğrafları [60].
2.6.3.1. Nükleer Katarakt
50 yaşın üzerindeki hastalarda bir dereceye kadar nükleer skleroz ve sararma normaldir. Genel olarak, bu durum görmeyi minimum düzeyde etkiler. Lens yaşlandıkça kütle ve kalınlık olarak artar ve akomodatif güç azalır. Yeni kortikal lif katmanları eş merkezli olarak oluştuğunda, nükleus sıkışır ve sertleşir. Nükleer katarakt yavaş ilerleme eğilimindedir. Genellikle iki taraflıdır ancak asimetrik olabilir. Nükleer katarakt, tipik olarak uzağı görmeyi daha fazla etkiler. Katarakt gelişiminin erken aşamalarında, lens nükleusunun aşamalı olarak sertleşmesi, sıklıkla lensin refraktif indeksinde bir artışa ve miyopik şifte neden olur. Hipermetrop ve
emetropik gözlerde miyopik şift, presbiyopik bireylerin gözlüksüz okumasına olanak tanır, bu durum "ikinci görüş" olarak adlandırılır. Bazen, sklerotik nükleus ile korteksin kırılma indeksi arasındaki ani değişiklikler monoküler diplopiye neden olabilir. Kristallerin kimyasal modifikasyonu ve proteolitik bölünmesi, yüksek molekül ağırlıklı protein agregatlarının oluşumuyla sonuçlanır. Bu agregatlar, lensin lokal refraktif indeksinde ani fluktuasyonlara neden olacak kadar büyük hale gelebilir, böylece ışık saçılmasına neden olur ve şeffaflığı azaltır. Nükleer proteinlerin kimyasal modifikasyonu opaklığı artırır ve lens ilerleyen yaşla birlikte giderek sarı veya kahverengi hal alır. Histolojik olarak, bir nükleer katarakttaki nükleusu normal, yaşlı bir lensin nükleusundan ayırt etmek zordur. Elektron mikroskobu ile yapılan araştırmalar, bazı nükleer kataraktlarda artan sayıda lameller membran kıvrımlarını tespit etmiştir [61].
2.6.3.2. Kortikal Katarakt
En yaygın görülen katarakt tipidir [62]. Lens, sıvıyı hümör aközden absorbe eder.
Bu, lens protein moleküllerinde ve amino asit komponentlerindeki yıkıma veya lens kapsülündeki permeabilite artışına bağlı olarak ortaya çıkar. Erken bulgular lenste vakuollerin izlenmesi ve lens liflerindeki ayrılmadır. Biyomikroskopik olarak ileri dönemlerde periferik kama şeklinde opasiteler ve lens içinde lameller ayrılmalar dikkati çeker. Yarıklar pupil aralığına geldiğinde beyaz gri renkli radial opasiteler izlenir. Sonuçta korteks bulanıklaşır, takiben proteinler koagüle olur, opasiteler şekillenir ve değişik kortikal katarakt tipleri ortaya çıkar. Güneş ışığındaki UV ışınların gözün supraorbital yapıları tarafından korunan lensin üst yarısına ulaşamaması neticesinde özellikle alt kadranda ortaya çıktığı düşünülmektedir [63].
Yaşa bağlı diğer değişiklikler arasında glutatyon ve potasyum konsantrasyonlarının azalması ve lens hücrelerinin sitoplazmasında sodyum ve kalsiyum konsantrasyonlarının artması yer alır. Nükleer katarakt gibi, kortikal katarakt da genellikle iki taraflıdır ancak genellikle asimetriktir. Görme üzerindeki etkileri, görsel eksene göre opasitenin konumuna bağlı olarak büyük ölçüde değişir. Kortikal kataraktların en yaygın semptomu, araba farları gibi yoğun ışık kaynaklarına bağlı parlamadır. Monoküler diplopiye de neden olabilir. Matür opasitelerde, lens suyu absorbe eder, şişer ve genişler. Entümesan katarakt olarak adlandırılan bu tür
kataraktlar açı kapanması glokomuna yol açabilir. Dejenere kortikal materyal lens, kapsülünden sızdığında, kapsülü buruşuk ve büzülmüş halde bırakır ve hipermatür katarakt olarak adlandırılır. Korteksin daha fazla sıvılaşması, kapsüler bag içindeki nükleusun serbest hareketine izin verir, bu da morgagnian katarakt olarak tanımlanır.
Histolojik olarak kortikal katarakt, lokalize şişlik ve lens lifi hücrelerinin bozulması ile karakterizedir. Eozinofilik materyal globülleri (morgagnian globüller), lens lifleri arasındaki yarık benzeri boşluklar olarak gözlenir [61].
2.6.3.3. Arka Subkapsüler Katarakt
Yaşa bağlı nükleer veya kortikal kataraktlardan daha az görülür ve tipik olarak insanlarda kataraktların yüzde 10'undan daha azını oluşturur [44]. ASK’sı olan hastalar genellikle nükleer veya kortikal katarakt ile başvuranlardan daha gençtir.
ASK, arka kortikal tabakada bulunur ve yalnızca görme aksını tuttuğunda santral görmeyi etkiler. ASK oluşumunun ilk göstergesi, biomikroskop ışığının hareketi ile görülebilen arka kortikal tabakalardaki belli belirsiz parıltılardır. Daha sonraki aşamalarda, granüler opasiteler ve arka subkapsüler kortekste plak benzeri opasiteler ortaya çıkar. Hasta genellikle parlak ışıkta kamaşma ve zayıf görmeden şikayetçidir.
Çünkü ışıklar miyozisi indükler ve pupil aralığı daralır. Böylece santral yerleşimli bir ASK, pupil açıklığının büyük kısmını kapatır hale gelir. Yakın görmeyi, uzak görmeden daha fazla etkiler. Bazı hastalar monoküler diplopi yaşar. ASK'lar yaşlanmayla ilgili ana katarakt türlerinden biridir. Ancak sistemik, topikal veya intraoküler kortikosteroid kullanımı, inflamasyon, iyonize radyasyon, uzun süreli alkol bağımlılığı ve travmanın bir sonucu olarak da ortaya çıkabilirler. Histolojik olarak ASK'lar, lens epitel hücrelerinin lens ekvatorundan arka kapsülün iç yüzüne göçü ile ilişkilidir. Arka eksene göçleri sırasında veya sonrasında hücreler anormal genişlemeye uğrar. Bu şişmiş hücrelere Wedl hücreleri denir [61].
2.6.3.4. Miks Katarakt
Katarakt hastalarında bazen nükleer, kortikal ve ASK kombinasyonu bulunur. Miks kataraktlarda, bir tür katarakt oluşumuna neden olan faktörlerin ikinci veya üçüncü tipin oluşumuna da katkıda bulunması mümkündür. Total katarakt için spesifik bir
etiyoloji yoktur. Bunlar basitçe, daha lokal kataraktın tüm lensi etkilediği noktaya ilerlemesinin sonucudur [44].
2.7. Oksidatif Stres 2.7.1. Serbest Radikaller
Serbest radikaller dış yörüngesinde, bir veya birden fazla eşleşmemiş elektron içeren atomlara, organik veya inorganik moleküllere verilen isimdir. Bu moleküller oksidan moleküller veya reaktif oksijen türevleri (ROS) olarak da adlandırılabilir. Serbest radikallerin elektron yapıları onları kararsız ve kimyasal olarak yüksek derecede reaktif hale getirir. Etrafındaki herhangi bir molekül ile etkileşime girer ve bu molekülden elektron alarak veya ona elektron vererek yapısını bozar [64].
2.7.2. Serbest Radikallerin Kaynakları
Hücreler hayat boyu ekzojen ve endojen kökenli serbest radikal oluşturan etkenlerle karşı karşıyadır. Sigara ve egzoz dumanı, hava kirliliği, iyonizan radyasyon, endüstriyel atıklar ve ilaçlar ekzojen kökenli kaynakların bazılarıdır. Endojen kaynaklar ise hücresel metabolik yolaklar sonucu oluşur. Bunlardan bazıları mitokondriyal elektron taşıma zinciri, endoplazmik retikulum ve nükleer membran elektron transport sistemleri, otooksidasyon reaksiyonları, lipid peroksidasyonu, prostaglandin sentezi gibi hücre membran olayları, NADPH oksidaz, ksantin oksidaz (XOD), miyeloperoksidaz, aminoasit oksidaz gibi oksidan enzimler, fagositer hücreler, peroksizomlar ve oksidatif strese yol açan iskemi, travma, metal intoksikasyonları, enflamasyon, kanser ve yaşlanma gibi olaylardır [65].
Mitokondriyal elektron taşıma zinciri (ETZ)’nde ara ürün olarak H2O2, O2−
ve OH- radikali salınmaktadır. Moleküler oksijenin %98’i mitokondrial enzim olan sitokrom C oksidaz tarafından H2O2’ye redüklenir. Buradaki elektron sızıntısı, hücrelerdeki en büyük serbest radikal kaynağıdır. Radikalin oluştuğu iç mitokondrial membranda lokalize oksidatif fosforilasyon zinciri bileşenlerinin büyük oranda indirgenmesiyle mitokondrial O2− radikal üretimi artmaktadır. Sağlam mitokondri H2O2’i sitoplazmaya verdiği halde, O2− radikali için durum farklıdır. Süperoksit
radikali, mitokondri içindeki SOD aracılığı ile H2O2 ve OH-’e dönüştürülerek bir yere kadar hücreler oksidatif hasardan korunmaktadır [66].
Endoplazmik retikulum ve nükleus membranları, sitokrom P450 yönünden zengindir. Serbest radikal üretimi, membrana bağlı sitokromların oksidasyonundan kaynaklanmaktadır [67]. Bu sistem doymamış yağ asitlerini ve ksenobiyotikleri okside edebilmekte, flavoprotein içeren sitokrom redüktazlar ise otooksidasyonla H2O2 ve O2− radikalini oluşturmaktadır [68].
Otooksidasyon, doymamış yağ asitlerinin yapısında bulunan H’in ayrılmasıyla oluşan serbest radikalin, O2 ile birleşip ROOH radikali meydana getirerek başlattığı ve oksidasyonun sürekli devam ettiği radikal zincir reaksiyonudur. Katekolaminler, tiyoller, hidrokinonlar ve flavinlerin otooksidasyonu ile O2−
radikalleri meydana gelmektedir.
XOD, pürin katabolizmasında bir ara bileşik olan hipoksantini önce ksantine daha sonra da ürik aside okside ederken NAD+’ye elektron transferini gerçekleştiren bir dehidrogenaz enzimi olmasına karşın, dokuda belli stres koşulları altında tiyol gruplarını okside eden ve proteolizise neden olan bir oksidaz enzimine dönüşür.
XOD’ın faaliyeti sonucunda süperoksit anyonu ve hidroperoksit radikalleri oluşmaktadır [69].
Nötrofil, makrofaj ve monositleri içeren fagositik hücrelerin membranlarında bulunan NADPH oksidaz, O2 alımının artması ile aktif hale gelir ve oksijeni süperoksit anyonuna dönüştürerek ekstraselüler sıvılardaki miktarını arttırır [70].
Nötrofil miyeloperoksidaz ise hidrojen peroksit tarafından klorid iyonlarının oksidasyonu yoluyla hipoklorik asit üretimini sağlar. Bu reaksiyonların toksisitesi, savunma sisteminde bakterilerin öldürülmesine katkıda bulunur. Buna karşılık, oluşan hipoklorik asit aynı zamanda α1-antiproteinaz’ı inaktive etmekte ve sağlıklı insan dokusunda inflamasyona neden olmaktadır [69]. Serbest radikaller ROS ve reaktif nitrojen türleri olarak iki grup altında incelenir.
2.7.3. Reaktif Oksijen Türleri
Oksijen, enerji metabolizmasından konak savunmasına, sinyal iletiminden apoptozise kadar pek çok reaksiyon için gerekli bir moleküldür ancak fizyolojik koşullar dışına
çıkıldığı zaman oluşan oksijen radikalleri hücrelere toksik etki yapabilir. Serbest oksijen radikalleri, hücrede oksijenin girdiği birçok biyokimyasal reaksiyon sonucunda oluşabilir [64].
2.7.3.1. Süperoksit Radikali (O2− )
Mitokondride ETZ, oksijenin elektron alarak suya indirgenmesiyle ATP üretiminin yapıldığı yerdir. Ancak bu olay esnasında oksijenin ortalama %1-3’ü tam anlamıyla suya dönüşemez, ETZ’den sızan elektronlar ile oksijenin bir elektron alması ve indirgenmesi sonucu süperoksit radikali meydana gelir [71]. Süperoksit radikalinin kendisi direkt olarak zarar vermez, bu radikalin asıl önemi, hidrojen peroksit kaynağı olması ve geçiş metalleri iyonlarının indirgeyicisi olmasıdır. Nitrik oksit ile birleşerek, nitrit oksitin zararlı etkilerinden sorumlu peroksinitriti oluşturur [72].
2.7.3.1. Hidrojen Peroksit (H2O2)
Oksijenin 2 elektron alıp indirgenmesiyle oluşan H2O2, bünyesinde paylaşılmamış elektron barındırmadığı için aslında radikal değildir [73]. Hidroksil radikalinin öncülü olduğu için radikal olmamasına rağmen ROS içerisinde değerlendirilir [71].
2.7.3.2. Hidroksil Radikali (OH-)
Hidroksil radikali, en reaktif ve hasar verici olan serbest oksijen radikalidir [71].
Suyun yüksek enerjili radyasyona maruziyeti, OH- radikalinin oluşmasına neden olur [74].
H2O → H˙ + OH˙
Hidrojen peroksitten endojen olarak Fenton ve Haber-Weis reaksiyonları ile de hidroksil radikali oluşabilmektedir [75].
Fe+2 + H2O2 → Fe+3 + ˙OH + OH¯ (Fenton reaksiyonu) H2O2 + ˙O2¯ → ˙OH + O2+ OH¯ (Haber-Weis reaksiyonu) 2.7.3.3. Singlet Oksijen (1O2)
Ortaklanmamış elektronu bulunmadığı için aslında gerçek bir serbest radikal olarak kabul edilmez. DNA, RNA, proteinler ve lipitleri içine alan pek çok molekülle reaksiyona girerek dokulara zarar verir [76].
2.7.4. Reaktif Nitrojen Türleri 2.7.4.1. Nitrik Oksit (NO)
Bir N ile bir O2’in eşleşmemiş elektronlarının birleşmesi ile oluşur. Damar endotel hücrelerinde nitrik oksit sentetaz enzimi aracılığıyla L-arjininden sentezlenen NO’in yarı ömrü 20-30 saniyedir. Nitrit oksit düz kaslarda siklik guanozin monofosfat sentezini uyararak damar gevşemesini sağlamaktadır [77]. Nitrik oksit, hücreler için koruyucu özelliğe sahip olmasına rağmen oksidatif stres altında süper oksit ile reaksiyona girerek çok etkili bir oksidan olan peroksinitriti oluşturur. Peroksinitrit, biyolojik bileşenleri etkilemesinin yanında protein yapısında bulunan tirozini nitratlaştırarak birçok hastalığın patogenezinde rol oynar. NO, vazomotor tonusun sağlanması, enflamasyon oluşumu, homeostazi ve hücre büyümesinde etkilidir.
Fizyolojik koşullarda SOD’un ortamda bulunması nedeniyle peroksinitrit oluşmazken, patolojik durumlarda süper oksit ve peroksinitrit miktarları artabilir [78].
2.7.5. Serbest Radikallerin Etkileri 2.7.5.1. Lipidlere Etkileri
Membran fosfolipidleri ve LDL’de bulunan trigliseritler serbest radikallere karşı oldukça duyarlıdır. Bir hidrojen atomunun metilen grubundan ayrılması sonucu karbon merkezli bir radikal oluşur. Bu reaksiyonlar oksijenin yüksek konsantrasyonlarında peroksil radikalinin oluşmasıyla sonuçlanır. Peroksil radikalleri de fosfolipid veya trigliserit bağlantılı yağ asitleri ile reaksiyona girerek karbon merkezli yeni radikalleri ve lipid hidroperoksitleri oluşturur. Lipid hidroperoksitleri de siklik endoperoksit, siklik peroksit ve aldehitleri oluşturur. Aldehitler arasında en bilineni malondialdehit (MDA) ve 4 hidroksi alkenal’dir. ROS’ların lipidler ile bu reaksiyonları lipid peroksidasyonu olarak adlandırılır [79]. Membran fosfolipitlerinin peroksidasyonu, hücre membran akışkanlığında ve permeabilitesinde değişikliklere yol açmaktadır [80].
2.7.5.2. Proteinlere Etkileri
Serbest radikaller, proteinleri doğrudan etkilerken proteinlerin etkilenme derecesi amino asit içeriklerine göre değişir. Doymamış bağ ve sülfür içeren moleküller, serbest radikaller ile daha yüksek reaktiviteye sahip olduğundan triptofan, tirozin, fenil alanin, histidin, metionin ve sistein gibi amino asitleri içeren proteinler serbest radikallerle daha kolay reaksiyona girer [81]. Ayrıca protein tiyol gruplarının oksidasyonu, enzim fonksiyonunda kayıpların yanı sıra, membran iyon ve metabolit transportunda aksama ve kontraktil fonksiyonlarda bozulmaya sebep olur [82].
Proteinler, genellikle sistein, histidin, lizin ve arjinin kalıntıları olmak üzere nükleofilik amino asitleriyle oksidatif stres varlığında şeker ve lipit oksidasyon yan ürünleri olan reaktif karbonil türleri ile kovalent bağlar oluşturarak birçok hastalığın patolojik süreçlerinde yer alan ve oksidatif hasar belirteci olan ileri glikasyon son ürünleri (AGEs) ve lipoksidasyon son ürünlerini (ALEs) oluştururlar [83].
2.7.5.3. DNA Üzerindeki Etkisi
DNA, iyi korunan bir molekül olmasına rağmen, hidroksil radikali DNA üzerine de etki eder. Bu etki hidroksil radikalinin DNA bazları içindeki çift bağlara H atomu eklemesiyle ya da 2-deoksiribozun C-H bağlarından H atomu çıkararak DNA ile tepkimeye girmesiyle oluşur [84]. Serbest radikaller ve lipid peroksidasyon ürünleri DNA oksidasyonuna sebep olup baz modifikasyonlarına, tek ve çift zincirde kırılmalara, DNA-protein çapraz bağında ve deoksiriboz şekerinde hasara yol açabilir. Hidrojen peroksit, zardan hızlıca geçerek hücrede fonksiyon kaybına ve hücre ölümüne neden olabilecek DNA hasarı oluşturabilir. İyonizan radyasyonla meydana gelen serbest radikaller ise DNA’yı tahrip ederek hücrede mutasyona ve ölüme sebep olabilir. Hidroksil radikali, hücrenin tüm bileşenlerinde hasar oluşturur ve membrandan geçerek diğer hücrelerde de değişikliklere neden olabilir. DNA baz mutasyonlarından en çok görüleni 8 hidroksideoksiguanozin (8-OHdG)’dir.
Hidroksil radikalleri, guanin molekülünde 8. pozisyonda etkileşime girerek oksidasyona neden olur. Modifikasyona uğramış DNA’da oluşan oksidatif hasarın neticesinde 8-OHdG oluşur. 8-OHdG formunda oksidatif transformasyona uğrayan DNA, hasar miktarının ölçülmesinde kullanılmaktadır [85].
